Получение имитаций самородков золота с использованием медных сплавов

Имитации самородков золота являются материалом, представляющим в наши дни высокий интерес в области концептуального дизайна ювелирных изделий. Технология получения этого материала основана на литье расплавленной латуни в охлаждающую жидкость. Цель данного исследования заключалась в выявлении наиболее благоприятных технологических процессов для получения качественных имитаций самородков золота. В работе представлены результаты экспериментального исследования с использованием латуни марки Л63. Были установлены наиболее благоприятные технологические параметры: доведение температуры расплава до 970±5 °C и использование в качестве охлаждающей жидкости воды температурой не более 20–25 °С. Соблюдение этих основных условий обеспечивает формирование отливок, внешне схожих с природными самородками золота, встречающимися в россыпных месторождениях. Образование сложных форм и неровного рельефа отливок, обеспечивающих данное сходство, связано со специфическими условиями кристаллизации латуни, отличающимися от условий кристаллизации при традиционном литье. В ходе исследования был проведен анализ химического состава образцов используемого сплава до испытаний и образцов, полученных в результате литья. В сплаве после обработки обнаружено незначительное уменьшение процентного содержания цинка и увеличение примесей, а именно кремния, серы, железа и хрома. Металлографический анализ показал однофазную микроструктуру в исходном образце латуни Л63, представляющую собой твердый раствор замещения цинка в меди. При аналогичном исследовании отливок, полученных в ходе эксперимента, помимо α-твердого раствора в их структуре было обнаружено наличие β-фазы, являющейся твердым раствором на базе химического соединения CuZn, которое положительно влияет на механические свойства латуни. Такая микроструктура характерна для сплавов, претерпевших ускоренное охлаждение, которое качественно меняет процесс превращения расплава в твердое вещество.

1. Олвер Э. Искусство ювелирного дизайна: от идеи до воплощения / пер. с англ. Омск: Дедал-Пресс, 2008. 172 с.

2. Петровская Н. В. Золотые самородки. М.: Наука, 1993. 190 с.

3. Потемкин С. В. Благородный 79-й: очерк о золоте. М.: Недра, 1988. 176 с.

4. Зябнева О. А., Лившиц В. Б., Комиссарова Л. А. Изготовление художественных изделий из медных сплавов // Литейное производство. 2022. № 2. С. 32–34.

5. Сорокина В. Е., Лобацкая Р. М. Эксперименты по получению имитаций самородных металлов для использования в ювелирном дизайне // Дизайн. Теория и практика. 2014. № 15. C. 53–64.

6. McCreight T. Jewelry: fundamentals of metalsmithing. Rockport: Hand Books Press, 1997. 140 p.

7. Сорокина В. Е. О формировании отливок из сплава Cu-Zn в условиях ускоренного охлаждения // Литейное производство. 2017. № 9. С. 18–21.

8. Сорокина В. Е. Особенности кристаллизации латуни в охлаждающей жидкости // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2017. Т. 21. № 6. С. 128–134. https://doi.org/10.21285/18143520-2017-6-128-134.

9. Gray L. Zinc. Tarrytown: Marshall Cavendish, 2006. 425 p.

10. Ammen C. W. Metalcasting. New York: McGrawHill, 2000. 450 p.

11. Кусаинов Е. Н., Константинова М. В., Сорокина В. Е. Особенности формирования структуры сплавов в условиях ускоренного охлаждения // Перспективы развития технологии переработки углеводородных и минеральных ресурсов: материалы VI Всерос. науч.практ. конф. с междунар. участием. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2016. С. 34–36.

12. Хансен М., Андерко К. Структуры двойных сплавов / пер. с нем. В 2 т. М.: Металлургиздат, 1962. 1488 с.

13. Лившиц В. Б. Технология литья художественных изделий. М.: ЛЕНАНД, 2014. 260 с.

14. Sorokina V. E. Technology of obtaining gold and silver imitation nuggets for jewelry design purposes // IOP Conference. Series: Earth and Environmental Science. 2019. Vol. 229. P. 012004. https://doi.org/10.1088/17551315/229/1/012004.

15. Чернега Д. Ф., Бялик О. М., Иванчук Д. Ф., Ремизов Г. А. Газы в цветных металлах и сплавах. М.: Металлургия, 1982. 176 с.

16. Sar-el H. Z. A new technique for the determination of gases in metals // Applications of Surface Science. 1978. Vol. 1. Iss. 3. P. 414–417. https://doi.org/10.1016/03785963(78)90042-9.

17. Scott D. A. Copper and bronze in art: corrosion, colorants, conservation. Los Angeles: Getty Publications, 2002. 533 p.

18. Кнорозов Б. В., Усова Л. Ф., Третьяков А. В., Китаев Я. А., Филькин В. М., Шевченко А. А. [и др.]. Технология металлов и материаловедение. М.: Металлургия, 1987. 800 с.

19. Коттрелл А. Х. Строение металлов и сплавов / пер. с англ. М.: Металлургиздат, 1961. 288 с.

20. Ефремов Б. Н. Латуни. От фазового строения к структуре и свойствам: монография. М.: ИНФРА-М, 2014. 312 с.